Question

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理。常用的处理方法有以下两种：

方法1：还原沉淀法

该法的工艺流程为：

CrO₄^2- C_r2O₇^2-Cr³⁺Cr(OH)₃

其中第①步存在平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺Cr₂O₃^2-（橙色）+H₂O

(1)若平衡体系的pH=2，该溶液显______色。

(2)能说明第①步反应达平衡状态的是_____（填序号）

A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同   

B．2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）

C．溶液的颜色不变

(3)第②步中，还原1mol Cr₂O₇^2-离子，需要______mol的FeSO₄·7H₂O。

(4)第③步生成的Cr(OH)₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)₃(s) Cr³⁺(aq)+3OH⁻(aq)，常温下，Cr(OH)₃的溶度积K_sp=c(Cr³⁺)·c³(OH⁻)=10⁻³²，要使c(Cr³⁺)降至10⁻⁵mol/L，溶液的pH应调至______。

方法2：电解法

该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。

(5)用Fe做电极的原因为______（用电极反应式解释）。

(6)在阴极附近溶液pH升高，溶液中同时生成的沉淀还有______。

Answer

橙 C 6 5 阳极反应为Fe−2e−=Fe2+，提供还原剂Fe2+ Fe(OH)3

【解析】

(1)溶液显酸性，c(H+)较大，上述平衡右移，该溶液显橙色；

(2)A．反应过程中可能出现Cr2O72-和CrO42-的浓度相同，但反应不一定达到平衡状态，A错误；

B．2v（Cr2O72-）=v（CrO42-），没有标出正逆反应速率，无法判定反应是否达到平衡状态，B错误；

C．平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，可以判断反应达到平衡状态，C正确；综上所述选C；

(3)根据电子得失守恒可以知道，还原1mol Cr2O72-离子得到Cr3+，得到电子：2×（6-3）=6mol，Fe2+被氧化为Fe3+，需要FeSO4·7H2O的物质的量为=6mol；

(4)当c(Cr3+)=10−5mol/L时，溶液的c(OH−)= mol/L =10−9mol/L，c(H+)= mol/L =10−5mol/L，pH=5，即要使c(Cr3+)降至10−5mol/L，溶液的pH应调至5；

(5)用Fe做阳极，发生氧化反应，失电子：Fe−2e−=Fe2+，产生的亚铁离子做还原剂将Cr2O72-还原成Cr3+；

(6)溶液中氢离子在阴极得电子被还原为氢气，阴极极反应为：2H++2e−=H2↑，溶液酸性减弱，溶液pH升高，亚铁离子被氧化为铁离子，酸性减弱，铁离子产生沉淀Fe(OH)3。